150645 (594567), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

2.3.18.3 Поверхность зеркала испарения третей ступени f₃

2.3.18.4 Поверхность зеркала испарения четвёртой ступени f₄

2.3.18.5 Поверхность зеркала испарения пятой ступени f₅

2.3.18.6 Поверхность зеркала испарения шестой ступени f₆

2.3.18.7 Поверхность зеркала испарения седьмой ступени f₇

2.3.18.8 Поверхность зеркала испарения восьмой ступени f₈

2.3.18.9 Поверхность зеркала испарения девятой ступени f₉

2.3.18.10 Принимаем для всех ступеней площадь зеркала испарения f=28 м².

2.4 Расчёт количества используемого пара

2.4.1 По имеющимся данным теплового расчёта можно определить необходимое количество греющего низкопотенциального пара в случае использования в качестве рабочего пара различных параметров

2.4.2 Исходя из общего количества греющего пара и по коэффициенту эжекции определим требуемое количество рабочего пара 40 G_р⁴⁰

2.4.3 Необходимое количество низкопотенциального пара, отработанного в турбинах привода основного оборудования, составит G_н

G_н=G_р⁴⁰u=5,259=47,25 кг/с=170,1 т/час.

2.4.5 Аналогично определим потребность в паре при использовании в качестве рабочего пара других параметров и сведём полученные результаты в таблицу 5.

Таблица 5 – Зависимость количества греющего пара в зависимости от рабочего пара

Параметры рабочего пара	Пар 10 Р=0,98 МПа, t=230оС	Пар 27 Р=2,4 МПа, t=280оС	Пар 40 Р=4,0 МПа, t=375оС
Расход рабочего пара, кг/с (т/час)	10,49 (37,76)	8,74 (31,46)	5,25 (18,9)
Расход низкопотенциального пара, кг/с (т/час)	41,96 (151,06)	43,7 (157,32)	47,25 (170,1)

2.4.6 Таким образом, при использовании в эжекторе пара 40 потребуется 47,25 кг/с пара, отработанного в турбинах привода основного оборудования производств аммиака. Определим площадь поверхности воздушных холодильников, высвобождаемую в результате отвода части пара в головной подогреватель установки.

2.4.6.1 В настоящее время для конденсации пара, отработанного в турбинах привода, применяются следующие воздушные холодильники:

1 101 JC – F=33384 м²;

2 T401 JC – F=8200 м²;

1. 102 JC – F=12594 м²;

2. 103 JC - F=50076 м²;

3. T403 JC – F=8200 м²;

4. 104 JC – F=8396 м²;

5. 105 JC - F=33380 м²;

6. T403 JC– F=8200 м²;

общей площадью поверхности теплообмена F_общ=162430 м² (для одного производства) [15]. Общее количество пара подаваемое на холодильники составляет 248 т/час или 68,89 кг/с. В холодильниках осуществляется его конденсация и охлаждение до температуры t=57 ^оС.

2 .4.6.2 Найдем средний коэффициент теплопередачи воздушных холодильников k_ср

где t=21,3 ^оС – температурный напор в воздушных холодильниках, вычисленный, как среднелогарифмический из расчёта средней летней температуры воздуха t_в=18 ^оС и воздуха на выходе из холодильников t_вых=60 ^оС;

r=2333,8 кДж/кг – удельная теплота парообразования при температуре пара;

С_ср=4,187 кДж/кгК – теплоёмкость воды при средней температуре в холодильниках t_ср=(t_п+ t_к)/2=(70+57)/2=63,5 ^оС.

2.4.6.3 Площадь поверхности теплообмена, которая высвобождается при включении установки в производственный цикл F^’

2.4.6.4 По полученным результатам и известным площадям отдельных холодильников [15] определим, какие воздушные холодильники возможно переключить для использования в установке для охлаждения оборотной воды - это холодильники 101 JC и T401 JC, 102 JC, 104 JC, 105 JC и T105 JC общей площадью поверхности теплообмена F=104154 м². Оставшийся холодильник будет покрывать имеющуюся нагрузку.

2.4.6.5 Ориентировочно оценим количество оборотной воды, которое можно охладить в высвобождаемых воздушных холодильниках G_х

где t=10,7 ^оС – среднелогарифмический температурный напор в воздушном холодильнике при охлаждении оборотной воды.

2.4.6.6 Отсюда следует, что задействовав, в случае включения установки в производственный цикл, неиспользуемые воздушные холодильники производства “Аммиак - 2” можно сократить затраты на производство водооборотного цикла. Остальное количество оборотной воды направляется на ВОЦ 17, где имеется запас по мощности.

2.4.6.7 Количество оборотной воды, направляемое на ВОЦ 17 составляет G_об

G_об=G_охл-G_х=3484,8-1809,6=1675,2 кг/с.

2.5 Расчёт сепарационного устройства и нахождение ожидаемого качества дистиллята

2 .5.1 Для нахождения количества примесей, которые с паром переходят в дистиллят необходимо определить влажность пара, которую обеспечивает сепарационное устройство. Принимаем для установки в камерах испарения жалюзийные сепараторы с горизонтальными пакетами. Для аппаратов безбарботажного типа, реализуемых в установке, принимаем величину критерия, определяющего параметры сепаратора N=0,4 (стр. 194 [20]). При этом ожидаемый унос составит =510^-5-110^-4 кг/кг.

2.5.2 Произведём расчёт первой ступени испарения как наиболее напряжённой

2.5.2.1 По формуле (5-15) [20] найдём значение предельно допустимой скорости пара в нормальном сечении между пластинами жалюзи сепарационного устройства ^”_д1

где ₁=60,19 Па – поверхностное натяжение воды при температуре в первой ступени по таблице 2-8 [18],

^’₁= 962,8 кг/м³ – плотность воды при её температуре в первой ступени по таблице 2-1 [18],

^”₁=0,462 кг/м³ – плотность пара при температуре насыщения в первой ступени по таблице 2-1 [7].

2.5.2.2 Принимаем рабочую скорость пара равную

”_р1=^”_д10,6=28,60,6=17,2м/с.

2.5.3. Найдём количество примесей, которое уносится со вторичным паром и переходит в дистиллят. Согласно методике [2] на стр.247 значение величины примесей зависит от влажности пара и от силы электролита растворов примесей. Наиболее интенсивно уносятся с паром вещества, водные растворы которых образуют очень слабые электролиты.

2.5.3.1 Определим количество окислов железа, которое переходит в пар в первой ступени

2.5.3.1.1 Найдем соотношение плотностей воды и водяного пара в ступени

2.5.3.1.2 По формуле (5.3) [2] найдем коэффициент видимого распределения вещества k_р^вид_Fe из условия что, гидратированные окислы железа представляют собой очень слабый электролит

где n=0,8 – показатель степени зависящий от силы электролита раствора (стр.247 [2]).

2.5.3.1.3 Определим концентрацию соединений железа в дистилляте по формуле (5.1) [2]

где =0,005% - ожидаемая влажность пара в ступени, обеспечиваемая сепарационным устройством;

C_Fe^раств=2,0 мг/л – концентрация ионов железа в исходной воде (приложение А).

2.5.3.2 Аналогично найдём количество кремниевой кислоты, которое переходит в пар из условия, что кремниевая кислота образует раствор слабого электролита

2.5.3.2.1 По формуле (5.3) [2] найдем коэффициент видимого распределения вещества k_р^вид_SiO2

г де n=1,0 – показатель степени зависящий от силы электролита раствора (стр.247 [2]).

2.5.3.2.2 Определим концентрацию соединений железа в дистилляте по формуле (5.1) [2]

где =0,005% - ожидаемая влажность пара в ступени, обеспечиваемая сепарационным устройством;

C_SiO2^раств=5,5 мг/л – концентрация кремнезема в пересчёте на SiO₂ в исходной воде (приложение А).

2.5.3.3 Найдём количество солей жёсткости, которые переходят в дистиллят

2.5.3.3.1 Рассмотрим соли карбонатной жёсткости, основание которых образует в воде сольный электролит

2.5.3.3.2 По формуле (5.3) [2] найдем коэффициент видимого распределения вещества k_р^вид_HCO3

где n=4,0 – показатель степени, зависящий от силы электролита раствора (стр.247 [2]).

2.5.3.3.3 Определим концентрацию соединений железа в дистилляте по формуле (5.1) [2]

где =0,005% - ожидаемая влажность пара в ступени, обеспечиваемая сепарационным устройством;

C_HCO3^раств=2,2 мг/л – карбонатная жёсткость исходной воды.

2.5.4 Из приведённых расчётов следует, что принятое сепарационное устройство обеспечит необходимое качество получаемого дистиллята при соблюдении величины сепарационного пространства камер испарения и технологического режима установки.

2.6 Очистка воды от растворённых газов

По имеющейся на предприятии нормотивно-технической документации [15] деминерализованная вода регламентируется по содержанию свободного кислорода O₂ и двуокиси азота CO₂. Содержание кислорода в исходной воде С_O2 до30 мг/л, С_CO2 – до 30 мг/л.

Удаление содержащегося в дистилляте кислорода происходит в процессе испарения согласно закону Генри-Дальтона [2], характеризующего зависимость между концентрацией в воде растворённого газа и его парциальным давлением,

C_г=k_гр_г=k_г(р_общ-р_Н2О);

где С_г – концентрация растворённого в воде газа;

k_г – коэффициент абсорбции газа водой;

р_общ – общее давление;

р_Н2О – парциальное давление водяного пара.

Как видно из уравнения, понижение концентрации газа в воде происходит с уменьшением разности р_общ-р_Н2О. Таким образом, для удаления газа из воды необходимо создать условия, при которых парциальное давление его над водой было бы равно нулю.

При кипении жидкости парциальное давление растворённых в воде газов стремится к нулю. В таком случае концентрация растворённого газа будет зависеть только от времени дегазации. С увеличением времени дегазации концентрация растворённых газов в воде уменьшается.

В проектируемой установке дегазация циркулирующего рассола происходит равномерно по всем ступеням. Удаление выделившихся газов осуществляется из каждой ступени совместно с неконденсирующимся паром вакуум-насосом.

Естественно, полного освобождения воды от растворённого газа достичь невозможно, поэтому концентрацию газов в дистилляте необходимо определять опытным путём. Однако, учитывая имеющийся опыт проектирования подобных установок, можно предположить, что содержание растворённых газов в дистилляте не превысит допустимых норм качества глубоко обессоленной воды [20].

3 Конструкторский расчёт

3.1 Расчёт регенеративных конденсаторов

3.1.1 По имеющимся данным теплового расчёта принимаем площадь поверхности теплообмена каждого конденсаторов теплоиспользующих ступеней равную F_к=1693,6 м².

3.1.2 Произведём расчёт конденсатора-пароохладителя для первой ступени

3.1.3 Принимаем среднюю скорость охлаждающего рассола в трубах =3 м/с (стр. 57 [1]).

3.1.4 Диаметр трубок принимаем d_тр=202,5 мм, длину l_тр=6000 мм, материал – латунь марки Л63, тип пучка – коридорный.

Характеристики

Список файлов ВКР